In questo articolo, condividiamo parte della ricerca condotta per questo rapporto. Descrive le tecnologie che apriranno la strada alla trasmissione di energia senza contatto per una vasta gamma di consumatori, dispositivi elettronici industriali e militari e per la produzione di energia elettrica. Attualmente, si concentra principalmente sulla ricarica wireless delle batterie dei laptop per dispositivi elettronici di consumo e veicoli elettrici. Entrambi percorrono distanze considerevoli e la disponibilità immediata di una capacità di ricarica senza contatto standard e pratica è fondamentale per la diffusione di questa tecnologia. Ad esempio, gli utenti potranno usufruire di funzionalità sempre maggiori e tempi di utilizzo più lunghi per i telefoni cellulari, nonostante le attuali limitazioni delle batterie.
La ricerca di IDTechEx riguarda il trasferimento di potenza fino a livelli elevati, nell'ordine dei kilowatt, con una portata da un millimetro a circa 60 centimetri. Il trasferimento di potenza wireless (WPT) prevede in genere trasmettitori fissi e numerosi ricevitori integrati in dispositivi portatili o mobili. I trasmettitori sono solitamente collegati tramite cavo a fonti di alimentazione CA o a sistemi di recupero energetico come il fotovoltaico, e si osserva una crescente tendenza verso l'utilizzo di più fonti di recupero energetico. Il WPT diventerà un mercato di massa solo se verranno adottati standard più comprensibili e i produttori di dispositivi portatili e mobili integreranno i ricevitori durante la fase di produzione. Prevediamo una domanda basata sul livello di potenza e su altri criteri quali tecnologia, portata e area geografica di adozione.
Elettronica di consumo:
è necessario superare l'enorme inconveniente della proliferazione di prodotti elettrici, ognuno con una fonte di alimentazione incompatibile. Ogni anno vengono prodotti da tre a quattro miliardi di dispositivi, il che rappresenta un mercato potenziale per i caricabatterie wireless fino a dieci miliardi di dollari all'anno, considerando la crescita del mercato e un mercato parallelo per l'alimentazione wireless di dispositivi elettronici di consumo e prodotti elettrici che non necessitano di ricarica. Di fatto, lo smaltimento in massa di alimentatori esterni non standardizzati per dispositivi elettronici di consumo rappresenta un disastro ambientale che preoccupa i governi. Solo il 15-20% in peso dei prodotti elettronici, inclusi laptop, telefoni cellulari e i relativi alimentatori, viene riciclato. Un utente medio di dispositivi elettronici possiede ormai almeno tre caricabatterie diversi e almeno altrettanti cavi per la ricarica e il trasferimento dati. Tuttavia, tutti conosciamo il caso dello spazzolino elettrico senza fili, e ora c'è una crescente richiesta da parte dei consumatori di ricaricare i dispositivi mobili in modalità wireless, eliminando la maggior parte dei cavi.
Auto elettriche e ibride:
anche le batterie di trazione non si sono evolute abbastanza rapidamente. Chi usa auto completamente elettriche cerca di evitare l'ansia da autonomia in qualche modo pratico. Stare sotto la pioggia per collegare un cavo elettrico che si disconnette per motivi di sicurezza non soddisfa i requisiti, anche se quasi tutti gli investimenti nelle infrastrutture di ricarica dei veicoli sono attualmente concentrati su questo. Un sistema di ricarica elettrica pratico e avanzato per le auto ibride è anche un importante motore di mercato, poiché queste possono raggiungere un'autonomia completamente elettrica di oltre 100 chilometri, offrendo l'opportunità di pagare al massimo un quinto del prezzo del "carburante", grazie a una falla nel sistema fiscale (l'elettricità è economica) e di contribuire a salvare il pianeta grazie a centrali elettriche più pulite. È stato dimostrato che, come per il rifornimento di benzina, un'alta percentuale di donne, in particolare, trova sgradevole e persino pericoloso scendere dal veicolo per collegare la presa elettrica. Con il WPT (Wireless Power Point), possono rimanere pulite e al sicuro all'interno del veicolo.
Siamo ancora nelle fasi iniziali.
La tecnologia di alimentazione wireless (WPT) per l'elettronica di consumo e i veicoli elettrici è agli albori. La maggior parte della produzione consiste in una coppia trasmettitore-ricevitore, sebbene i ricevitori vengano sempre più spesso venduti come equipaggiamento originale. Nel prossimo decennio, il numero di trasmettitori venduti potrebbe superare quello dei ricevitori, poiché architetti, bar e altri li installeranno ampiamente per l'elettronica di consumo come servizio per il pubblico, emulando la diffusione del Wi-Fi, ad esempio. Infatti, il principale produttore di standard per la WPT, destinata principalmente all'elettronica di consumo, il Wireless Power Consortium (WPC), modella il proprio lavoro sul successo del Wi-Fi. È interessante notare che sia il WPC che i suoi membri hanno come obiettivo la ricarica dei piccoli veicoli elettrici con le loro tecnologie e i loro standard.
Esiste una notevole incertezza nel prevedere l'adozione della WPT nei beni di consumo. Ad esempio, Apple, che in gran parte evita di conformarsi agli standard, potrebbe adottare la WPT per i suoi prodotti, creando molto rapidamente un business multimiliardario. I beni di consumo stanno diventando sempre più elettronici e un singolo marchio leader può consumare un miliardo di ricevitori all'anno. D'altro canto, la necessità di aumentare il costo di prodotti di consumo altamente sensibili al prezzo per offrire qualcosa che non può essere valutato rappresenta un grave svantaggio, così come la mancanza di regolamentazione per i dispositivi con potenza superiore a 5 watt.
Le lezioni apprese dall'esperienza nel settore dell'elettronica di consumo e dei veicoli elettrici dimostrano che i cambiamenti infrastrutturali sono lenti. Si pensi alla comunicazione a corto raggio (NFC) nei telefoni cellulari, i cui standard sono stati adottati a livello globale già da tempo, ma la cui diffusione è lenta al di fuori del Giappone, l'unico Paese ad averla implementata immediatamente. Si confronti questa situazione con quella, ancora peggiore, della ricarica wireless per smartphone, dove non esiste praticamente alcuna infrastruttura e gli standard sono recenti e controversi. Pertanto, la modesta previsione di un punto di svolta è fissata intorno al 2020, quando la ricarica wireless sarà considerata una soluzione realistica al problema del consumo eccessivo della batteria in movimento. In altre parole, entro quella data, molti dispositivi saranno ricaricabili tramite caricabatterie wireless standardizzati e disponibili pubblicamente.
Come per la ricarica offline per auto, vi è scarso incentivo ad acquistare l'impianto se può essere utilizzato solo a casa. I principali vantaggi della ricarica offline sono legati alla possibilità di utilizzarla ovunque sia necessario, ma esiste anche un potenziale vantaggio economico per l'utente, sebbene non per il fornitore, derivante dall'eliminazione del gran numero di caricabatterie esterni non standardizzati per dispositivi elettronici di consumo. Detto questo, ora c'è un accordo per standardizzare i cavi di alimentazione a una porta mini-USB in gran parte del mondo, una minaccia per la ricarica offline. I dispositivi a basso consumo saranno i primi ad adottare la ricarica wireless: non esiste uno standard ampiamente accettato.
I veicoli elettrici presentano una sorta di dilemma "dell'uovo e della gallina" tipico dell'elettronica di consumo: "Perché comprarlo se non può ancora essere utilizzato in luoghi pubblici?" contro "Perché installare stazioni di ricarica pubbliche se l'attrezzatura non è ampiamente disponibile?". Tuttavia, con i veicoli elettrici, esiste un mercato significativo di flotte che potrebbero essere tra i primi ad adottare questa tecnologia, arrivando persino a utilizzare la ricarica dinamica (ricarica continua tramite cavo) invisibile o solo quando necessario, con le apparecchiature elettroniche di consumo, ovvero apparecchiature che verranno continuamente ricaricate tramite il cablaggio lungo la strada.
Stazioni di ricarica:
i veicoli elettrici acquistati dal pubblico si differenziano dall'elettronica di consumo in quanto non sono acquisti d'impulso e i design cambiano molto lentamente. Pertanto, non prevedo un punto di svolta in cui, ad esempio, le auto adottino improvvisamente e ampiamente la ricarica wireless nei luoghi pubblici. Questo nonostante il fatto che la maggior parte delle stazioni di ricarica con spina siano attualmente finanziate per motivi non economici da governi e società di produzione di energia elettrica, nell'ambito della loro immagine ecologica. È improbabile che tale generosità venga replicata su larga scala con la ricarica wireless dei veicoli, che ne amplierebbe l'adozione, in quanto più comoda ma con un maggiore consumo energetico, risultando quindi meno ecologica. Infatti, in molti casi presenta costi di installazione più elevati, che prevedono scavi stradali, e bisogna anche attendere le normative, laddove almeno esiste uno standard per la ricarica a basso consumo energetico per l'elettronica di consumo.
Per i veicoli elettrici, le stazioni di ricarica rappresentano di gran lunga la componente di costo maggiore e, di conseguenza, l'obiettivo primario. Prevediamo il loro utilizzo, ipotizzando che gli standard per una potenza massima di 10 kW vengano definiti e ampiamente adottati entro i prossimi cinque anni. Nel frattempo, la ricarica rapida dei veicoli connessi si sta standardizzando e viene implementata a un ritmo oltre 20 volte superiore. Questo dato è dettagliato nel rapporto IDTechEx "Electric Vehicle Charging Infrastructure 2011-2021". Entro il 2020, saranno installate oltre 3,6 milioni di stazioni di ricarica per veicoli, sia connesse che non connesse, residenziali e pubbliche. Ciò andrà a vantaggio principalmente delle auto ibride, che continueranno a superare le vendite delle auto elettriche e che negli ultimi anni hanno raggiunto la piena autonomia elettrica, rendendo la connettività più preziosa e generando significativi risparmi sui costi. Già oggi, un numero sorprendentemente elevato di organizzazioni è coinvolto nel World Technology Park (WTP) per l'elettronica di consumo e i veicoli, e il rapporto ne descrive molte.
